Question

甲醇是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，工業(yè)上用甲烷氧化法合成甲醇的反應(yīng)有：
（Ⅰ）CH₃（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247.3kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅲ）2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=-566.0kJ?mol^-1
（1）用CH₃和O₂直接制備甲醇蒸氣的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）某溫度下，向4L恒容密閉容器中通入6molCO₂和6molCH₄，發(fā)生反應(yīng)（Ⅰ），平衡體系中各組分的體積分數(shù)均為

1

4

，則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)X=

 

．CH₄的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）工業(yè)上可通過甲醇羥基化法制取甲酸甲酯，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
CH₂OH（g）+CO（g）?HCOOCH₃（g）△H=-29.1kJ?mol^-1科研人員對該反應(yīng)進行了研究，部分研究結(jié)果如下：

從反應(yīng)壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率”看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計算書寫熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)平衡體系中各組分的體積分數(shù)均為

1

4

，利用三段式計算出平衡時各組分的含量，計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率；
（3）依據(jù)轉(zhuǎn)化率曲線分析判斷．

解答： 解：（1）根據(jù)（Ⅰ）CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247.3kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅲ）2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₃=-566.0kJ?mol^-1
由（Ⅰ）×2+（Ⅱ）×2+（Ⅲ）得2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H，故△H=2△H₁+2△H₂+△H₃=（+247.3kJ?mol^-1）×2+（-90.1kJ?mol^-1）×2+（-566.0kJ?mol^-1）=-251.6kJ?mol^-1，所以用CH₄和O₂直接制備甲醇蒸氣的熱化學(xué)方程式為2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H=-251.6kJ?mol^-1，
故答案為：2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）△H=-251.6kJ?mol^-1；
（2）CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）
起始（mol） 6        6         0       0
變化（mol） x        x         2x      2x
平衡（mol）6-x       6-x       2x      2x
平衡體系中各組分的體積分數(shù)均為

1

4

，所以6-x=2x，解得x=2，
則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)X=

c2(CO)?c2(H2)

c(CH4)?c(CO2)

=

12×12

1×1

=1，
CH₄的轉(zhuǎn)化率為

2

6

×100%=33.3%，
故答案為：1；33.3%；
（3）從反應(yīng)壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案為：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa．

點評：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、熱化學(xué)方程式的計算書寫、化學(xué)平衡的計算、圖象分析判斷，注意基礎(chǔ)知識的掌握，題目難度中等．題目中CH₃（g）應(yīng)為CH₄（g），CH₂OH（g）應(yīng)為CH₃OH（g）．